航道工程水上作业船只防碰撞等风险控制技术研究

◎曾斌华 江西省路港工程有限公司

何欢翔 江西省水运咨询有限公司

大型和水文状态复杂的航道整治工程，涉及范围广，工程规模大，作业船只多，受诸多风险因素影响，其水上施工作业的安全风险倍增。如何准确评估把握相关区域的船只航行风险，有针对性地采取降低风险措施，是该类整治航道治理工程必须重视解决的工程问题。案例某内河航道整治工程的所在水域，多流聚会，过航繁忙以及大量水工建筑物影响，使作业区域的水上航行环境愈加复杂。为有效控制和防范施工期作业船只发生碰撞等工程事故，确保航道治理工程顺利安全进行，工程通过IWRAP模型，开展作业区船只碰撞概率计算，分析把握水上工程操作重点风险区域，并据此对作业区实施工期船只安全管控措施，为顺利安全完成航道整治任务，提供了坚实的安全控制和管理保障。这里梳理介绍该模型分析技术和工程所采取的风险保障措施，以为同类工程借鉴应用提供技术和管理参考。

1.案例工程

某航道位于我国某内河航线的下游，虽然区域水面较为宽阔，但区域汇流较多，水文状态复杂。区段两岸存在许多码头埠站、停泊区、渔区、取水站、锚地、水上交通服务区，使该区域的船只，过航繁忙和交汇密集。大量的水工建筑物、水上交通服务设施等，使区域航行环境愈加复杂。因此每隔一段时间，就需要对区段航道实施一次全面深入的治理。

案例航道治理工程，自上而下包括4个碍航区段，总长220km。工程主要内容包括：航道疏浚、边坡加固、锚地调整、航标维修、监管设施配套建设以及其它临时性工程等。工程涉及范围广，工程规模大，作业船只多，工期也相对长。工程另一个难点还在于，其中一个15m航道疏浚段落，在其他工程作业期间要实现初期通航。

在如此复杂的环境下，开展水上安全施工作业，准确评估把握相关区域的船只航行风险，有针对性地采取降低风险措施，是该整治航道工程得以顺利安全进行必须解决的问题。为保证工程顺利安全施工，在启动施工前，工程责任部门通过IWRAP模型，开展作业区船只碰撞概率计算，分析了工程水上操作重点风险区域，为作业区防范船只碰撞等风险，提供技术和管理依据，并在此基础上，实施作业区工期船只安全管控措施。

2.船只碰撞概率计算IWRAP模型

IWRAP是一款航道环境下船只碰撞概率模拟分析计算模型，可以依据航道船只分布的历史或预设数据参数，计算区域内船只的碰撞风险概率，从而对航道特定区域的航行碰撞风险给予分析和评估。在航道治理工程中，作业船只在航道或航道附近水域，频繁进出，无论是从时间分布上，还是从空间分布上，均一定程度呈现散乱状态，给工期船只防碰撞提出管理要求。为了有的放矢地加强工期船只安全管理，就需要对工期作业船只的航行隐患开展评估分析。优化改进的IWRAP模型计算公式：

3.航道工程作业船只碰撞风险模拟分析

3.1 主要参数取值

基于案例航道工程水文场地条件和相关作业参数，对船只碰撞隐患的模拟分析计算的主要参数取值如下：

施工期间，案例航道采用分道过航制，航道内各向航行过流量，按统计过流量900艘/d取值，其中Q和Q分别为，下行航行过流量470艘/d，上行航行过流量430艘/d。

施工区域航道长11.5k m，宽400m，所以模拟计算中，航道长度Lf取值为11.5km。

邻舷船只在航速度V和V取值。采集航段开工之前3个月份的船只航行管理AIS数据，参照渔船、集装箱船、散货运输船、气体运输船、化学品船、油船、辅助服务船等种类，综合平均计算，获得平均速度值。同时参考所在地方的航线制度规定，即在不危害其他船只和航线设施的条件下，船只过航速度最大不得超15kn，约合28km/h的标准，给予综合取值。渔船航速均值7.60kn，集装箱船航速均值13.00kn，散货运输船航速均值8.50kn，气体运输船航速均值9.80kn，化学品船航速均值9.20kn，油船船航速均值9.10kn，辅助服务船航速均值15.00kn，其它船航速均值10.00kn。

在航相邻船只的宽度数据从AIS数据中提取，参考海港总体规范和船体种类比率，选取设定临舷船只的各自船宽。比邻船只间的相对速度VR取值。参照前述各船只类型在航速度，确定比邻船只间的相对速度矢量。

致害风险因子Pc的计算取值。采取业内较为常用的致害风险系数，其中船只搁浅风险系数1.60×10，交叉和对遇风险系数1.10×10，追越风险系数0.50×10，转弯风险系数1.30×10，汇合风险系数1.30×10。

案例施工期间航道采取分道过航制，航道基于中心线进行分隔。航道总体宽度为400m，因此分隔后，上下行航道均为200m宽度。在航道作业船只分布密度计算中，航道船只分布密度取正态分布状态开展计算。

3.2 计算结果与分析

基于前述主要参数取值，通过船只碰撞概率IWRAP模型计算得知：

案例航道整治工程的fjs航段,过航船只发生碰撞的风险概率相对较高。而该段的上游，也就是丁坝fl2区域的过航碰撞风险更高。船只对遇碰撞风险率0.20次/y，船只搁浅事故风险率0.30次/y，船只追越事故风险率0.7次/y，其它事故风险率0.03次/y，则船只事故风险概率总计为1.23次/y；fl3区域的过航碰撞风险有所缓解，船只对遇碰撞风险率0.08次/y，船只搁浅事故风险率0.10次/y，船只追越事故风险率0.30次/y，其它事故风险率0.02次/y，则船只事故风险概率总计为0.60次/y。

船只碰撞概率模拟计算结果显示，保持航道宽度不变条件下，整治工程的fl2区域，过航船只发生碰撞的风险相对较高。不考虑能见度、流态、风扰等环境条件影响，其主要致害因素在于下述3个方面：首先，该水域是2条航道的交汇区域，汇合船只多，过航秩序相对复杂；其次，该水域水域，是下行航线，最先遇到的一处丁坝水域，过航船只行到此处，驾驶员心理多压力比较大；再次，该水域水域因丁坝调流，水流有变，该又处于航道的一个轻微弯道处，驾驶瞭望识别和船只转向控制难度相对加大，所以更容易发生事故。

4.作业船只防范碰撞等工程风险的保障措施

4.1 实施作业船只安全准入制度

1）从严准入审核程序。参与施工单位，应该依据工程施工方案，准确计算编制所需作业船只和辅助船只的数量，尽可能控制压缩辅助船只的配备数量。对预备应用船只的功能状态，应严格给予检查，在满足要求以后，才能允许船只参与现场施工。

2）船只必须满足应有技术状态条件。进入现场作业的船只，必须证照和功效材料齐全。船只必须设施配备齐全，功效技术状态良好，进入现场的所有作业船只，均要出具有关部门出具的船只检验证书，以及相关安全和许可证书；船只的通信、导航、控制、应急、防污、救生、消防等安全装备齐全，技术状态良好；潮汐表、灯光、雾号、无线电码本、航行日志、发动机日志等航行安全资料和记录本，必须准备齐全，并符合所在航行区域的应用要求。

4.2 健全水上生产安全管理体系

1）建立健全水上生产安全责任制。

①由企业负责人全面负责，并指定专人对施工作业船只浮动设施相关人员开展安全管理；

②参与水上操作的所有船只，都要与工程部或施工企业，签订水上生产安全承诺书或水上生产安全协议，理清应急指挥体系，双方明确安全责任；

③工程部和施工企业，均要制定安全施工预案，按照国家和地区的有关水上生产安全的防爆、防火、防污染等法律、规范的规定，形成更利于工程现场安全保障的各项安控条文和措施。

2）健全作业船只安全管理制度。

①在海事管理“黑名单”上的船只，不可参加工程作业，正接受海事管理调查的船只，在取消调查前，不可参与工程施工，不得应用未经技术和安全验收的临时船只；

②施工单位应与参加施工作业船只责任人，签订水上安全作业责任书，并有必要将施工作业船只，纳入工程部安全管理体系开展有效管理；

③将水上生产安全放在首位，坚持预防为主的方针，强化水上生产安全宣传，促进人员提高水上作业安全意识；

④组织参与水上作业员工，参加水上生产安全培训，引导作业员工自觉遵守水上生产安全规章制度，拒绝违规操作；

⑤通过建立水上生产安全考核奖罚机制，鼓励提出安全作业建议，奖励举报违规作业的举报人员，处罚违规作业船只和相关责任人员，以推动形成水上生产安全自纠正机制，适时发现和纠正水上操作存在的安全风险问题；

⑥建立水上生产安全与施工操作协调机制，专人负责工程进度；保证安全演练的有效实施，确保相应资金的顺利落实。

4.3 作业船只要正确使用和显示信号

1）在水上作业过程中，参加施工操作的船只，应遵守水上相关的无线电使用管理规定，认真收听和应用相关信息频道；

2）施工操作船只应适时、正确显示号灯和号型。

4.4 自觉服从VTS指挥

1）在海事专业部门批准的海域进行施工。

2）参加作业的船只，应当服从海事专业部门VTS指挥，遵从和执行VTS调度。

3）施工作业船只应主动联系VTS中心，适时了解大型船只进出作业水域的实时动态。

4）施工作业船只要强化瞭望，积极联系周边进出港船只，协调避让，确保施工船和交通过行船之间安全通行。

4.5 强化对交通船的管理

1）按照前述准入制度，严格控制交通船只准入，检查交通船只相关证件是不是齐全，交通船只安全技术条件是不是满足国家检验标准与安全技术规程，保证交通船只满足水上生产安全运输要求。交通船只的重要部位，诸如上下舷梯、扶梯、跳板等，应配置栏杆、安全网、防滑垫、草袋等防护设施，以防止人员走行产生意外。

2）建设单位应当与参加施工的交通船只，签订人员交通安全保障条款，实行船长主体责任，突出交通船只的人员交通安全保障。同时，将交通船只的安全，也纳入施工期安全管理体系，加强安全管控。

3）交通船只应该注意船上人员的秩序管理，保证人员上下船有序安全。做好上下船设施的维护保养工作，配置必要的防护措施，并在梯口配置必要的人员落水预防装备和人员落水救援装备，保证施工人员上下船只的安全。

4）参加施工及人员运输的船只，一定要配备足够的救生圈、救生衣、救生筏等救生装备，以及足够的消防设备、油污设备等设施。

5）船只应配备（VHF）高频电话，以方便同指挥部及其他船只通讯，配备人员通讯装备和水域作业水域地图。

6）交通船只应当按照调度室与海事专业部门VTS指定航道航行，在定点停靠时，不可乱航或乱载客。

7）船只应设置应急安全通道，墙上应有安全通道图，并对随船人员开展必要的培训与讲解。

8）按核定载客数量运输，不得过载超出船只限定载客人数，船长不可疲劳驾驶，气象条件恶劣或船只额定超员时，不可违规出航。

9）交通船只不可人员和货物混装，人员交通船只更要禁止混载有害有毒、易燃易爆等危险品。危险品必须专运，并且须持相应证件。

10）船员司职放接缆绳，一定要穿救生衣。

11）工作人员应乘坐交通船，应该听从船员指挥，上下船须待船锚固拴牢后，排队上下船，在航行过程中，禁止站立、走动或吸烟，上船前不可饮酒。

12）非船只驾驶员不得进入驾驶室、严禁触摸船只装备、禁止擅自取用船只救生和消防装备，非船上人员不得操作船上装备。

13）船长和船员要强化船只巡查，做好船只人员管理，对必要的装备和船只处所开展密封，做好船只饮用水管理工作。

14）船员应按规定对运输船只进行安全监督检查，开航前开展自检，适时处理船只安全风险，督促落实及时整改，并在规定时间内报告整改结果，由安全部门开展监督审查。

5.结语

开展了航道工程水上作业船只防碰撞等风险控制技术研究，主要收获：

（1）介绍了船只碰撞概率计算IWRAP模型。IWRAP是一款航道环境下船只碰撞概率模拟分析计算模型，可以依据航道船只分布的历史或预设数据参数，计算区域内船只的碰撞风险概率，从而对航道特定区域的航行碰撞风险给予分析和评估。

（2）案例工程通过IWR AP模型，开展作业区船只碰撞概率计算，分析把握了工程水上操作重点风险区域。

（3）案例工程对作业区实施工期船只安全管控措施。包括作业船只安全准入制度、健全水上生产安全管理体系、作业船只要正确使用和显示信号、正确使用和显示信号、服从VTS指挥以及交通船的管理等。